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复 习. 第一章 p.44 5. 物理层的功能 在两个网络物理设备之间提供透明的比特流传输。 数据链路层的功能 在物理连接基础上建立、维护和释放数据链路(逻辑通道),在对等实体间实现帧的透明传输,流量控制和差错控制,管理竞争信道的使用权. 网络层的功能 在数据链路之上为传输层提供建立、维护和释放网络连接(点到点的传输)手段,解决 路由选择 问题。 网络层提供的主要服务 网络地址服务(向传输实体提供服务的 SAP) 网络连接和端点(逻辑信道)标识 面向连接 无连接 网络服务数据单元 — 分组 packet. OSI 传输层

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Presentation Transcript
slide3

物理层的功能

      • 在两个网络物理设备之间提供透明的比特流传输。
    • 数据链路层的功能
      • 在物理连接基础上建立、维护和释放数据链路(逻辑通道),在对等实体间实现帧的透明传输,流量控制和差错控制,管理竞争信道的使用权
slide4

网络层的功能

      • 在数据链路之上为传输层提供建立、维护和释放网络连接(点到点的传输)手段,解决路由选择问题。
    • 网络层提供的主要服务
      • 网络地址服务(向传输实体提供服务的SAP)
      • 网络连接和端点(逻辑信道)标识
        • 面向连接
        • 无连接
    • 网络服务数据单元—分组packet
slide5

OSI传输层

    • 传输层的功能
      • 在网络连接之上为会话层提供主机之间连接(端到端的传输)手段,屏蔽硬件技术细节。
    • 传输层提供的主要服务
      • 对会话层提供透明的多路复用(多个传输连接复用一个网络连接)
      • 传输连接标识(SAP)
      • 端到端的可靠性传输
      • 流量控制
slide6

OSI会话层的功能

    • 为应用在不同主机之间建立会话过程
      • 网络文件系统(NFS)
      • 数据库语言(SQL)
      • Web浏览器(Netscape)
      • ...
  • OSI表示层的功能
  • 为应用提供编码格式及格式转换
slide9

TCP/IP的IP层

    • 对应于OSI的网络层
    • 有效地解决异种网络互连问题
      • 屏蔽异种网络
      • 全网统一标识 (IP地址)
    • 设计思想高效、简洁
      • 提供不可靠的无连接服务,“尽力传递”
      • 假设物理信道的传输质量可以保障,由传输层纠错
      • 点到点的传输
    • 典型协议:IP
slide10

TCP/IP的传输层

    • 对应于OSI的传输层
    • 使源主机和目标主机对等实体之间会话
    • 提供端到端的连接。
    • 典型协议
      • 传输控制协议TCP(面向连接协议)
        • 误差控制
        • 流量控制
      • 用户数据报协议UDP(无连接协议)
slide11

TCP/IP的应用层

    • 对应于OSI的最高三层
    • 典型协议:
      • 远程登录协议Telnet
      • 文件传输协议FTP
      • 简单电子邮件协议SMTP
      • 超文本传输协议HTTP
      • 简单网络管理协议SNMP
      • 域名服务DNS
slide12

TCP/IP的网络接口层(子网层)

    • 对应于OSI的最下两层
    • 主机用某种协议与网络连接,以便通过网络传递IP分组。
slide13

p.44 7

TCP/IP与ISO/OSI的模型对比

slide14
相同点有:

都是层次模型;底层都面向通信子网;都提供运输层服务;最高层都是应用层。

不同点有:

二者划分的层次不同;Internet中没有表示层和会话层;Internet没有明确规定通信子网的协议;Internet特别强调了互联网层,其中IP是核心。

slide17

信源

变换器

信道

反变换器

信宿

发送端

接收端

噪声源

通信系统模型

模拟信号进行数据通信:调制/解调器 p.47 图2.2

数字信号进行数据通信:编码/解码器 P62 图2.14

slide18
信道容量的计算
    • 从信道的有效性出发,Nyquist结论:
      • 无噪音信道的最大传输速率
      • C = 2H log2 L (bps)
    • 从信道的可靠性出发,Shanon结论:
      • 有噪音信道的最大传输速率

C = H log2 (1 + S/N) (bps)

slide19

例:一路话音的最大传输速率

    • 设电平分为256级,取信道带宽为4000HZ,则一路话音的最大传输速率为
    • C = 2H log2 L = 2*4000* log2 256
    • = 64 (Kbps)
    • 若信噪比为30dB
    • C = H log2(1 + S/N)=4000* log2(1 + 10 30/10)
    • =40(Kbps)
slide20
基本概念:

模拟信号和数字信号:

    • 模拟信号:幅度连续变化,如电磁波
    • 数字信号:幅度离散变化,如电脉冲,高电平为1,低电平为0

基带传输:数字信号直接用电压表示,传输

频带传输:基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号传输。

多路复用:把许多信号在单一的传输线路上用单一的传输设备来进行传输

  • 频分多路复用FDM:物理信道分割成多个子信道;信号通过采用不同的载波来进行调制,在其中某一条子信道传输
  • 时分多路复用TDM:物理信道按时间分成多个时间片;信号轮流使用某个时间片
  • 波分多路复用WDM:频分多路复用的一种变种,用于光信道;光波位于统一电磁频谱的高频段,支持高带宽
slide21

模拟传输:

    • 模拟信号传输的方式,不关心信号的内容(模拟数据或者数字数据)
    • 放大器:信号的畸变和衰减不可避免,误差累积
  • 数字传输:广泛用于长距离通信中
    • 关心信号的内容:
      • 模拟信号:代表数字数据
      • 数字信号:一系列的0和1,可能是模拟数据或数字数据
    • 转发器:恢复为数字数据,然后重新生成相应的信号传递,误差不会累积
slide24
数据链路协议
  • 停等协议(Stop-and-Wait)
    • 发送者在发送一个帧之后停下来,等待对方确认返回后继续发送下一个帧。如果确认在一段时间后没有返回,发送者超时,重传帧。
    • 帧中包含顺序号(1比特)字段,确认也包含顺序号
  • 考虑停等因素的信道利用率:
    • 信道容量B bps
    • 帧长L bit
    • 往返传播延迟2R
    • 忽略ACK的开销
slide25

停等协议在开始传输一个数据帧到确认回来这一段时间里必须等待,传播时间远大于传输时间的时候会带来很大的浪费。停等协议在开始传输一个数据帧到确认回来这一段时间里必须等待,传播时间远大于传输时间的时候会带来很大的浪费。

  • Pipelining: (顺序接收的管道协议)
    • 发送方可以连续发送多个数据帧,而不用等待确认帧回来。
    • 发送方和接收方可能要求能够缓存数据帧。发送者最少能够缓存那些已经发送的但是没有确认的帧。
    • 如何进行pipelined的差错恢复?GBN/SR
slide26

GBN:接收方只允许顺序接收,也就是说如果一帧出错,则它后面的N帧尽管可能正确到达接收方,但被直接丢弃,不发送确认。发送方将超时,按序重传所有未被确认的帧。GBN:接收方只允许顺序接收,也就是说如果一帧出错,则它后面的N帧尽管可能正确到达接收方,但被直接丢弃,不发送确认。发送方将超时,按序重传所有未被确认的帧。

发送窗口大小:≤2m-1

  • 选择重传SR:若某一帧出错,后面送来的正确帧不是简单地丢弃,而是缓存在接收缓冲区,当发送方意识到坏帧后,只重传坏帧。一旦重传的帧收到后,与原先已收到但暂存在缓冲区中的其余帧一起按正确的顺序递交。

发送窗口大小:≤2m-1

slide29
P117 3.16

(1)停等协议

(2)回退n协议(W取最大值,为7)

(3)选择重传协议(W取4)

slide30

HDLC

  • 帧格式
    • HDLC通过一个特定的比特模式“01111110”来标识帧的起始位置
    • 比特填充:
      • 帧中的其他字段中如果出现连续5个1,则之后插入一个0。
      • 当接收时,如果出现连续5个1后跟一个0,则删除0
    • 地址字段:
slide31
思考题 4

假设:I=1101011011 A=10001000 C=00111011 G(x)=x4+x+1

求CRC校验码

1001 00110110 00011111011101

10011

)10001000 00111011 1101011011 0000

10011

1000 0

1001 1

1 1001

……

0111

csma cd

B

A

CSMA/CD

1 , 媒体空闲, 传输. 否则, 监听一直等待, 直到媒体空闲,并立即传输

2, 传输过程中监听到冲突, 发出信号通知所有站点停止发送.

3, 发出通知信号后, 随机等待一段时间, 回到1.

  • 检测冲突的时间:2倍端到端传播延迟:时槽长度
  • 在包括IEEE 802.3局域网在内的绝大多数的CSMA/CD系统有一条非常重要的原则:帧必须足够长以使冲突能在帧传输完毕前被检测到。

检测到冲突发生

slide34

二进制指数退避算法

1-坚持方式:

  • 时间分割成时槽, 每个时槽(512比特时间)51.2s
  • 第一次冲突发生后, 等待0或1个时槽尝试发送
  • 第i次冲突, 等待的时槽数从0到2i-1中随机选取. 10次冲突后, 随机等待最大槽数固定为1023次.
  • 16次冲突后,放弃传输,报告错误
  • 没有遇到冲突的站点更有机会获得访问权
slide35
P171 4.7

1个256位的帧的传输延迟:

传播时间:

故有效数据传输速度为:

slide36
第五章、网络层
  • 电路交换:图5.1
    • 电路建立:A和F间建立电路
    • 数据传输:通过建立的电路传输数据
    • 电路释放:任一方发起,释放资源
  • 分组交换:
    • 数据以分组方式传输,分组包括控制信息
    • 分组的传送采用存储转发方式
    • 分组的传递根据控制信息来进行路径选择
slide37
分组交换网中:虚电路和数据报
  • 虚电路方式
      • 数据传输前建立一条逻辑的通道,和电路类似
      • “虚”电路:分组仍然进行存储转发
      • 每个节点维护一个虚电路表:虚电路号、上一个节点和下一个节点
      • X.25: SVC , PVC
  • 数据报方式
  • 数据报的传递是单独处理的,无需建立连接
  • 数据报包括控制信息:目的地址
  • 数据报经过的路径可能会各不相同,可能会丢失、延迟、失序。
  • IP
slide38

B

7

C

3

3

2

2

E

F

D

A

2

2

2

1

4

6

G

H

  • Dijkstra算法:
    • 1.初始化:M={S}, C(n) = L(s,n)
    • 2. 从不在M的相邻节点中寻找 使得

把w归并入M中

    • 3.更新最小花费路径:
slide39

B

7

C

(2,A)

B

7

C

(2,A)

3

3

3

3

2

2

2

2

E

F

(4,B)

E

F

D

A

2

2

2

1

A

2

2

2

4

6

1

4

G

H

(6,A)

6

G

H

(6,A)

B

7

C

(2,A)

3

3

2

2

(6,E)

(9,B)

E

F

(4,B)

B

7

C

(2,A)

A

2

2

2

3

3

1

2

2

4

E

F

(4,B)

(6,E)

6

2

2

2

G

H

1

(5,E)

4

6

(9,G)

G

H

(5,E)

(9,B)

(9,B)

B

7

C

B

7

C

(2,A)

(2,A)

3

3

3

3

2

2

2

2

E

F

(4,B)

(6,E)

E

F

(4,B)

(6,E)

(10,H)

2

2

2

2

2

2

1

1

4

4

6

6

(8,F)

G

H

(8,F)

G

H

(5,E)

(5,E)

D

A

slide40

0

net—id

host —id

1字节

3字节

网络号字符

主机号字符

(host —id)

第六章 网络互连
  • 网际互连协议IP

1. IP地址的分类

Internet的IP地址分成5类 A、B、C、D、E类,其中,A、B、C为常用类,都由二个字符组成。

  • A 类
slide41

D类

是广播地址,留Internet的IAB使用

1110

组播地址

E类

11110

保留

现在仅能申请到的B、C类

B类

10

Net-id

host —id

128.1~191.254网号

2字节

2字节

C类

110

Net-id

host —id

3字节

1字节

192.0.1~223.255.254(网号范围)

slide42

2

本地分配

2

B类地址

10

net—id

host—id

子网号

主机号

10

net—id

host—id

subnet—id

增加子网号

10bit

6位

11111111

11111111

111111

0000000000

子网掩码

8个

8个

6个

10个

子网掩码

255.255.252.0

slide43
P274 6

255.255.240.0

11111111 11111111 11110000 00000000

故主机数:212-2=4096 -2 =4094

若网络号为:186.150.0.0,单位有8个子网,请给出子网号:

186.150.16.0;

186.150.17.0;

186.150.18.0;

……..

186.150.23.0;

slide44
路由协议

内部网关协议IGP

1.路由信息协议RIP[RFC1058]

RIP是一个基于距离向量的分布式路由选择协议。

RIP工作原理:

路由表

互连网中的每个路由器每隔一段时间向相邻路由器广播自己的路由表;更新;经过一段时间后,更新过程就收敛到所有的路由器能建立起自己路由表;不可达的路由距离置为16。

基于UDP的协议,路由信息作为UDP的数据段进行封装

slide45
2 开放最短通路优先协议OSPF

基本思想:一种链路状态路由协议。每个路由器维护它自己的本地链路状态信息(即路由器到子网的链路状态和可以到达的邻居路由器),并且通过扩散的办法把更新了的本地链路状态信息广播给自治系统中每个路由器。便以每个路由器都知道自治系统内部的拓朴结构和链路状态信息,并采用相同的算法(Dijksra的最短路经算法)计算最短路由。

OSFP的特点:

①动态的路由算法:拓朴或链路状态改变时,重新计算最短路由。

②支持负载平衡功能:当有几条到目的最短路时,可将负载分流

slide46
③允许网络管理员配置路径花费的度量,R根据花费计算最小花费的路由。③允许网络管理员配置路径花费的度量,R根据花费计算最小花费的路由。

④支持区域的概念。自治区内划分多个区域,区域内的通信只需考虑区域自身的拓朴。

⑤支持认证服务:只有被授权的路由器才能进行路由处理

⑥允许路由器交换通过别的方法了解到路由信息e.g,通过BGP了解其他自治系统的路由。

7 只要网络拓扑发生变化,数据库很快进行更新,5秒更新一次,保持全网范围的一致性。依靠各路由器之间的频繁交换信息来建立链路状态数据库,全网范围内维持数据库的一致性。

8 不用UDP而是直接用IP数据报传送,并且数据报文短。

slide47
外部网关协议

边界网关协议BGP:

Internet标准外部网关路由协议

通过TCP连接发送BGP消息

BGP用来在不同自治系统的路由器之间交换路由信息,必须考虑有关的策略:如政治、安全、经济等方面考虑,进行人工配置。

过程:邻居获取,邻居可达性,网络可达性

BGP特点:

①As-Path字段用来保证路由信息传递不会无限制地循环下去。一个R收到一个Uploate消息,若R所在的自治系统标识被包括在该Update消息的As-path字段中,则这个R不会把Update信息转发给其他R,防止消息的循环。

②BGP向邻居说明正在使用的确切路由,而不是提供到每个可能目的地的开销,不存在距离向量算法的无穷计数问题。

slide48

第七章

帧中继与x.25的比较

slide49
异步传输模式ATM

1.“异步”: 任何形式的信息输入ATM网络时即转化成位元格式,并且非周期性地在网络上传递。

(同步方式:按特定时隙或批次周期性地传递)

2、特点:①基于信元的交换和复用技术

固定长度53字节=48字节信息+5字节头(地址、控制信息)

②ATM信元根据信头的地址建立从起点到终点的虚拟连接

永久虚连接(PVC)或交换虚连接(SVC)、按序传递

③提供面向连接型业务和无连接型业务。

④星形连接,每连接包含一对光纤。

slide50
第八章 运输层和高层协议

服务原语:P310表8.1

原语三要素:原语名称、原语类型、原语参数

T-Connect.Req请求

T-Connect.Ind指示

连接建立 T-Connect.Rsp响应

T-Connect.Cnf证实

T-Data.Req

数据传输 T-Data.Ind

T-Expedited-data.req

T-Expedited-data.Ind

连接释放 T-Disconnet.Req

T-Disconnet.Ind

slide51
服务质量(QOS) p.311

连接建立的延迟

连接建立的失败概率

吞吐量

残留差错率

传输延迟

保护性

优先权

回弹率

slide53
连接建立 三次握手

两次握手用于A型网络可以,但用于C型网络会出错

例:P325图8.12

解决方法:三次握手方法(第一个DT作为对CC的确认)

slide54

P325 图8.12 两次握手

图8.13 三次握手建立连接

slide55
TCP流量控制

信用量方法 p332

slide56

ASN.1基本编码规则

T 表示符(类型或标记)

L 以字节为单位的数据字段长度

V 数据字段

① T

② L 长度

③V 数据字节编码

a. 整数 2的补码

b. 位串类型 最后一个字节中有多少位是不用的

c. 无符号字节串

d. 对象标识

e. 组合类型

slide57

T L V

Integer 49 00000010 00000001 00110001

{ 02 , 01, 31}

Bit string ‘110’ 00000011 00000010 00000101 11000000

{ 03 , 02, 05, c0}

Octet string ‘xy’ 00000100 00000010 01111000 01111001

{04, 02, ”xy”}

Null 00000101 00000000 {05, 00}

Internet{1,3,6,1} 00000110 00000011 00101011 00000110

00000001 {06, 03, 2B, 06, 01}

Gauge32 14 01000010 00000001 00001110

{ 12, 01, 0E}

Gauge32::=[Application] Integer (0..4294967295)

slide58

电子文电处理MHS Internet SMTP (p352)

X.400定义MHS模型p344

三种类型实体 用户代理UA

文电传送代理MTA

文电存储MS

Internet 电子邮件 客户机/服务器方式的应用

客户机软件称为UA(user Agent)

服务器软件称为MTA(Message Transfer Agent)

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)在MTA间传递邮件的协议

TCP端口号为25

slide59

110

25

MHS功能模型

Internet电子邮件系统